一種腐植酸包衣尿素及生產方法
2024-02-27 04:34:15
一種腐植酸包衣尿素及生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種多效能腐植酸型包衣尿素及生產方法。做法是以尿素為內核，腐植酸及其衍生物為主體包衣材料及載體，水性的乳液為粘膠物，加入相應功能組份及各種輔助材料製成多效能腐植酸型包衣尿素，具有保水、保肥、緩溶、緩釋等功能，更為有效地提高尿素的利用率；在常溫常壓條件下生產，工藝上易於操控，容易實現連續規模生產。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於肥料【技術領域】，涉及一種能有效提高尿素利用率的多效能腐植酸型包 衣尿素及生產方法。 一種腐植酸包衣尿素及生產方法
【背景技術】
[0002] 尿素作為重要的氮肥和氮源，在農業及化肥生產中有著不可替代的作用，目前我 國每年消耗尿素超過5000萬噸。然而由於尿素存在施用後容易分解揮發、淋溶流失等原 因，其實際利用率很低，通常情況下只有35%左右，不僅浪費資源，還造成環境汙染。
[0003] 如何提高尿素利用率，長期以來一直是人們關心並致力於解決的問題，人們試圖 通過物理、化學及生化等途經來提高尿素利用率。例如將尿素與甲醛反應形成脲醛樹脂，在 尿素製造或加工過程中添加脲黴抑制劑、硝化抑制劑，以降低尿素的分解轉化速率等。在人 們採取的各種措施中，較為有效、並切實可行的是在顆粒尿素表面包覆難溶於水的塗層，利 用膜層的微孔來控制氮素的釋放。這種技術的關鍵在於包衣材料和操作工藝條件。目前市 場上見到較多的是硫磺包衣尿素和合成高分子聚合物包衣尿素。硫磺包衣尿素中硫磺用量 較大，通常要達到總量的10%?20%，導致氮含量偏低，且在土壤中硫磺留存過多，汙染農 田。另外硫磺包覆層不夠質密，緩釋性能不夠理想，需要二次封蠟或再包一層樹脂才能具有 明顯效果，不僅使生產複雜化，還增加了成本；合成高分子聚合物包衣尿素雖然可獲得較好 的緩釋效果，但存在技術複雜、工藝條件要求嚴格、生產成本高等實際問題，難以實現規模 生產，且不易降解，容易造成環境汙染，其應用在將來會受到嚴格限制。
[0004] 基於環保要求及資源有效利用考慮，人們提出了"肥包肥"理念，這也代表著包衣 肥料今後的發展方向。在相關包衣材料中，腐植酸及其衍生物越來越受到人們的青睞，這不 僅因為國內資源豐富，更為重要的是由於腐植酸具有許多優異的性能。人們已對腐植酸進 行了深入的研究，根據相關文獻報導：
[0005] 腐植酸具有較強的離子交換能力和吸附能力，可作為脲酶抑制劑使用，延緩尿素 的水解，減少氨揮發損失；腐殖酸的生物活性能促進植物根系發育和體內氮素代謝，促進 氮的吸收；同時腐植酸與尿素可發生反應，形成的絡合物使尿素具有緩釋的特性，使肥效延 長，並顯著提高氮肥利用率。腐植酸還能促進土壤團粒結構的形成，提高土壤交換容量，調 節土壤pH值，使土壤疏鬆，調節土壤水、肥、氣、熱狀況，具有改良土壤、培肥地力、改善生態 環境，並且促進土壤微生物活動，增加土壤酶活性，促進營養元素的循環以及植物生命活動 中酶的形成，對真菌有抑制作用，並能使土壤表層鹽分逐漸減少，同時減少毒性和汙染等綜 合生態效益。
[0006] 目前有關腐植酸尿素的文獻報導中：
[0007] 日本專利Japanl5917,用尿素與腐植酸加熱熔融後，再加入毒性較大的甲醛溶液 處理，生成不溶性的大分子樹脂化合物。缺點是尿素加熱熔融後易分解，並產生縮二脲，工 藝複雜，不利於規模化生產。
[0008] 中國專利CN101429063A，一種腐植酸尿素，是在70?150°C溫度下將尿素加熱熔 融為液態後，以0. 4?0. 6MPa的壓力噴塗到轉鼓中轉動的腐植酸顆粒表面，冷卻製成尿素 包裹腐植酸型的腐植酸尿素。缺點是尿素加熱熔融後易分解，並產生縮二脲，而且基本不具 備緩釋性能。
[0009] 中國專利CN1283600A，用內層尿素，外層由腐植酸包裹的包裹型腐植酸尿素。不足 之處在於需多次包覆，並高溫乾燥，耗能多，且生產效率低，很難大規模生產。
[0010] 中國專利CN1376652A，用氨水或碳銨水溶液先與腐植酸反應，再和尿素製成包裹 型腐植酸尿素。缺點也是需要加熱乾燥，緩釋效果不明顯。
[0011] 中國專利CN100484906C，在尿素合成過程中，直接加入腐植酸和粘合劑。將腐植 酸、粘合劑和尿素溶液，經混合、噴頭造粒、固體造粒、乾燥等工序，製成腐植酸尿素成品。這 種方法只能在尿素生產廠進行，無法進行後續加工，且緩釋性能有限。
[0012] 由於存在緩釋性能和製造工藝等方面問題的限制，至今市場上尚未見到被普遍認 可的腐植酸包衣尿素產品的規模生產、銷售。本發明秉承"肥包肥"綠色環保理念，以微細 腐植酸及其衍生物為主體包衣材料和載體，水性的乳液為粘膠物，加入相應功能組份及各 種輔助材料，製成多效能腐植酸型包衣尿素，以期達到如下目的：
[0013] (1)腐植酸既是主體包衣材料，同時也是載體，可承載相關功能成分，製成具有保 水保肥、緩釋緩溶等多效能的腐植酸型包衣尿素，利用"協同效應"更為有效地提高尿素的 利用率；
[0014] (2)常溫常壓條件下生產，工藝上易操控，容易實現連續規模生產；
[0015] (3)包衣層牢固不脫粉，產品外觀均一，防潮解、不板結；
[0016] (4)無有害物、易燃易爆物排放，操作安全。
【發明內容】
[0017] 本發明秉承"肥包肥"綠色環保先進理念，提供了一種多效能腐植酸型包衣尿素及 生產方法。做法是以大顆粒尿素為內核，腐植酸及其衍生物為主體包衣材料及載體,水性的 乳液為粘膠物，加入相應功能組份及各種輔助材料，依靠包衣層自身固化反應，常溫自行幹 燥，製成多效能腐植酸型包衣尿素，具有保水、保肥、緩溶、緩釋等功能。目的在於：一方面， 減小環境汙染、提高尿素利用率；另一方面，便於實際操作，可實現連續化大規模生產。
[0018] 本發明一方面提供了一種腐植酸包衣尿素，由內核及包衣層構成，其特徵在於，所 述內核為尿素，所佔比例為腐植酸尿素總重量的75%?90% ;所述包衣層由腐植酸及其腐 植酸衍生物、粘合劑、和輔助材料構成，包衣層所佔比例為腐植酸包衣尿素總重量的10%? 25%。
[0019] 本發明使用的腐植酸選自120?300目的煤炭腐植酸、黃腐植酸中的一種或兩種， 腐植酸衍生物選自120?300目的腐植酸鉀、腐植酸鈉、腐植酸銨、腐植酸鈣、腐植酸鎂或腐 植酸鋅中的一種或多種，腐植酸及其腐植酸衍生物所佔比例為多效能腐植酸型包衣尿素總 重量的5%?15%。
[0020] 本發明使用的粘合劑由苯丙防水乳液、VAE防水乳液、糊精或聚乙烯醇縮甲醛樹脂 中的一種或多種與水製成，粘合劑所佔比例為多效能腐植酸型包衣尿素總重量的1.0%? 3. 0%。
[0021] 本發明使用的輔助材料選自保水劑、硝化抑制劑、脲酶抑制劑、半水石膏、煅燒矽 藻土、輕質碳酸鈣、滑石粉、鈉基彭潤土或鈣基彭潤土中的一種或多種，輔助材料所佔比例 為多效能腐植酸型包衣尿素總重量的2. 0%?7. 0%。
[0022] 本發明此外提供了腐植酸包衣尿素的製備方法，其特徵在於，按照如下工藝步驟 操作：
[0023] (1)將腐植酸及腐植酸衍生物與輔助材料按規定比例混合均勻，製成包裹粉料備 用；
[0024] (2)在轉鼓中，將使用粘合劑製成的粘合劑淋灑在滾動的尿素上，使包裹均勻；
[0025] (3)在轉鼓中，將包裹粉料輸送到包勻粘合劑的尿素上，使包裹均勻；
[0026] (4)通過滾篩篩去游離粉料，包裝。
[0027] 其中，粘合劑通過柱塞式計量泵輸送、計量。包裹粉料通過螺旋輸送機輸送，利用 調頻電機調整轉述控制流量。
[0028] 在本發明的一個實施方案中，粘合劑組成為，苯丙防水乳液：55?80重量份聚乙 烯醇縮甲醒樹脂：10?30重量份，糊精：3?5重量份，水：7?10重量份。
[0029] 在本發明的一個實施方案中，粘合劑組成為，VAE防水乳液：55?80重量份，聚乙 烯醇縮甲醒樹脂：10?30重量份，糊精：3?5重量份，水：7?10重量份。
[0030] 在本發明的一個實施方案中，保水劑選自聚丙烯酸鈉、澱粉接枝聚丙烯酸鈉、陽離 子型聚丙烯醯胺、陰離子型聚丙烯醯胺、非離子型聚丙烯醯胺和聚胺基酸，保水劑用量為尿 素總重量的0. 3%?0. 8%。
[0031] 在本發明的一個實施方案中，硝化抑制劑選自西吡、脒基硫脲和雙氰胺，硝化抑制 劑用量為尿素總重量的〇. 2%?0. 5%。
[0032] 在本發明的一個實施方案中，脲酶抑制劑選自N- 丁基硫代磷醯三胺（NBPT)、苯基 磷醯二胺（PPD)和氫醌，脲酶抑制劑用量為尿素總重量的0. 2%?0. 5%。
[0033] 在本發明的一個實施方案中，按照如下工藝步驟操作：
[0034] 1、將水投入調配罐中，在不斷攪拌條件下加入糊精。完全溶解後依次加入苯丙防 水乳液或VAE防水乳液以及聚乙烯醇縮甲醛溶液，攪拌均勻，製成粘合劑備用；
[0035] 2、將120?300目的腐植酸及腐植酸衍生物與輔助材料按規定比例在混合機中混 合均勻，製成包裹粉料備用；
[0036] 3、將尿素輸送到轉動的轉鼓中，同時通過噴淋裝置將粘合劑淋灑在滾動的尿素 上，使包裹均勻。粘合劑可通過柱塞式計量泵輸送、計量；
[0037] 4、在轉鼓中，將包裹粉料輸送到包勻粘合劑的尿素上，使包裹均勻。包裹粉料通過 螺旋輸送機輸送，利用調頻電機調整轉速控制流量。
[0038] 5、通過滾篩篩去游離粉料，包裝。
[0039] 在本發明的一個實施方案中，各種原材料濃度、配比及用量：
[0040] 1、尿素
[0041] 規格：粒徑2. 00?4. 75毫米
[0042] 用量：75 ?90KG
[0043] 2、粘合劑
[0044] 用量：1.0 ?3.0KG
[0045] 組成：
[0046] 苯丙防水乳液（45% ) :55?80重量份，聚乙烯醇縮甲醛樹脂（8% ) :10?30重 量份，糊精：3?5重量份，水：7?10重量份，或者
[0047] VAE防水乳液（45% ) :55?80重量份，聚乙烯醇縮甲醛樹脂（8% ) :10?30重 量份，糊精：3?5重量份，水：7?10重量份。
[0048] 3、包裹粉料
[0049] 用量：7 ?25KG
[0050] 配比：
[0051] 腐植酸及腐植酸衍生物（180?300目）：50?65重量份，
[0052] 半水石膏（180?300目）：15?25重量份，
[0053] 煅燒娃藻土（180?325目）：6?12重量份。
[0054] 鈉基彭潤土（160?200目）：3?9重量份。
[0055] 保水劑：3?8重量份，
[0056] 脲酶抑制劑（硝化抑制劑）：2?5重量份。
[0057] 本發明的特點及其有益效果是：
[0058] 1、秉承"肥包肥"先進理念，完全採用無毒無汙染包衣材料，真正實現綠色環保，對 農田無任何不良副作用；
[0059] 2、通過承載其它添加劑，如保水劑、脲酶抑制劑、硝化抑制劑及微量元素等，賦予 尿素更多新功能，具有保水、保肥、緩溶、緩釋等功能，可提高尿素利用率50?80%，同時又 降低了環境汙染。既可單獨施於大田作物，又可與複合肥、BB肥摻混使用；
[0060] 3、空氣中不易潮解，存放時不板結，與複合肥、BB肥摻混時不溶解、融化；
[0061] 4、腐植酸及其衍生物為主體包衣材料，具有明顯性能及資源優勢。例如腐植酸可 減少土壤的板結，改良土壤效果明顯，增加團粒機構，增加透氣性；促進植物生根分櫱，增加 植物葉片的成長速度；另外我國腐植酸資源得天獨厚，儲量豐富，可充分利用我國優勢資 源。
[0062] 5、不需特殊生產設備，主要是複合肥廠常用的滾筒，配以適當輔助設備即可滿足 生產要求。
[0063] 6、常溫操作，適用於各地、不同季節生產，易於推廣。
[0064] 7、不需專門停放、加熱乾燥，依靠包衣層自身固化反應，常溫自行乾燥，便於實際 操作，可實現連續化大規模生產。
【具體實施方式】
[0065] 相對控失率測試方法：取10g普通尿素和包衣尿素，分別與100g粘土混勻，裝入 325目濾袋中，裝實繫緊，放入裝有200g水的500ml廣口瓶中，於25°C放置5h。取出濾袋， 用濾紙過濾，按GB2440- 91法測定濾液中氮濃度。相對控失率按下式計算：
[0066]
【權利要求】
1. 一種腐植酸包衣尿素，由內核及包衣層構成，其特徵在於，所述內核為尿素，所佔比 例為腐植酸尿素總重量的75%?90%;所述包衣層由腐植酸及其腐植酸衍生物、粘合劑、和 輔助材料構成，包衣層所佔比例為腐植酸包衣尿素總重量的10%?25%。
2. 根據權利要求1所述的腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述腐植酸選自120?300目 的煤炭腐植酸、黃腐植酸中的一種或兩種，腐植酸衍生物選自120?300目的腐植酸鉀、腐 植酸鈉、腐植酸銨、腐植酸鈣、腐植酸鎂或腐植酸鋅中的一種或多種，腐植酸及其腐植酸衍 生物所佔比例為多效能腐植酸型包衣尿素總重量的5%?15%。
3. 根據權利要求1的腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述粘合劑由苯丙防水乳液、VAE 防水乳液、糊精或聚乙烯醇縮甲醛樹脂中的一種或多種與水製成，粘合劑所佔比例為多效 能腐植酸型包衣尿素總重量的1. 〇%?3. 0%。
4. 根據權利要求1所述的腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述輔助材料選自保水劑、 硝化抑制劑、脲酶抑制劑、半水石膏、煅燒硅藻土、輕質碳酸鈣、滑石粉、鈉基彭潤土或鈣基 彭潤土中的一種或多種，輔助材料所佔比例為多效能腐植酸型包衣尿素總重量的2. 0%? 7. 0%。
5. 權利要求1所述腐植酸包衣尿素的製備方法，其特徵在於，按照如下工藝步驟操作： (1) 將腐植酸及腐植酸衍生物與輔助材料按規定比例混合均勻，製成包裹粉料備用； (2) 在轉鼓中，將粘合劑淋灑在滾動的尿素上，使包裹均勻； (3) 在轉鼓中，將包裹粉料輸送到包勻粘合劑的尿素上，使包裹均勻； (4) 通過滾篩篩去游離粉料，包裝。
6. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述粘合劑通過柱塞式計量泵輸送、 計量。
7. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述包裹粉料通過螺旋輸送機輸送， 利用調頻電機調整轉述控制流量。
8. 根據權利要求3所述的腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述粘合劑組成為，苯丙防水 乳液：55?80重量份聚乙烯醇縮甲醛樹脂：10?30重量份，糊精：3?5重量份，水：7? 10重量份。
9. 根據權利要求3所述腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述粘合劑組成為，VAE防水乳 液：55?80重量份，聚乙烯醇縮甲醛樹脂：10?30重量份，糊精：3?5重量份，水：7?10 重量份。
10. 根據權利要求4所述的腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述保水劑選自聚丙烯酸 鈉、澱粉接枝聚丙烯酸鈉、陽離子型聚丙烯醯胺、陰離子型聚丙烯醯胺、非離子型聚丙烯醯 胺和聚胺基酸，保水劑用量為尿素總重量的〇. 3%?0. 8%。
11. 根據權利要求4所述的腐植酸包衣尿素，其特徵在於，所述硝化抑制劑選自西吡、 脒基硫脲和雙氰胺，硝化抑制劑用量為尿素總重量的0. 2%?0. 5%。
12. 根據權利要求4所述一種多效能腐植酸型包衣尿素，其特徵在於，所述脲酶抑制劑 選自N-丁基硫代磷醯三胺（NBPT)、苯基磷醯二胺（PPD)和氫醌，脲酶抑制劑用量為尿素總 重量的0. 2%?0. 5%。
【文檔編號】C05G3/08GK104058898SQ201410273182
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】曾憲文 申請人:燕山大學